集团主站
欢迎来到成都达内官方网站!达内—美国上市公司 亿元级外企IT培训企业!
成都it培训哪家好
成都it培训哪家好
全国服务监督电话:15023458194  |   联系客服   |
当前位置:主页 > 培训课程 > Linux >

成都linux学习:想读懂Linux内存管理?有这一篇就够了!

发布者: 成都达内     浏览次数:     发布时间:2018-12-05 10:19:57

我们先来看下Linux内存布局,此图比我之前写的那篇文章写的布局更详细。Linux进程的内存布局的每个段都是有一个vm_area_struct,而这个实例是由连续的虚拟内存地址组成;...

  成都linux学习:想读懂Linux内存管理?有这一篇就够了!

  我们先来看下Linux内存布局,此图比我之前写的那篇文章写的布局更详细

  成都linux学习

  进程描述符

  在linux中,每一个进程都被抽象为task_struct结构体,称为进程描述符,存储着进程

  各方面的信息;例如打开的文件,信号以及内存等等;然后task_struct的一个属性mm_struct管理着进程的所有虚拟内存,称为内存描述符。在mm_struct结构体中,存储着进程各个内存段的开始以及结尾,如上图所示;这个进程使用的物理内存,即常驻内存RSS页数,这个内存使用的虚拟地址空间VSZ页数,还有这个进程虚拟内存区域集合和页表。

  进程是有代码段Text segment,数据段(已初始化的全局,静态变量),BSS段(未初始化的全局,静态变量),堆,内存映射区以及栈。

  虚拟地址

  每一块虚拟内存区(VMA)都是由一块连续的虚拟地址组成,这些地址从不覆盖。一个vm_area_struct实例描述了一块内存区域,包括这块内存区域的开始以及结尾地址;flags标志决定了这块内存的访问权限和行为;vm_file决定这块内存是由哪个文件映射的,如果没有文件映射,则这块内存为匿名的(anonymous)。上述图中提到的每个内存段,都对应于一个vm_area_struct结构。如下图所示

  Linux内存管理

  上图即为/bin/gonzo进程的内存布局。程序的二进制文件映射到代码段和数据段,代码段为只读只执行,不可更改;全局以及静态的未初始化的变量映射到BSS段,为匿名映射,堆和栈也是匿名映射,因为没有相应的文件映射;内存映射区可以映射共享库,映射文件以及匿名映射,所以这块内存段可以是文件映射也可以是匿名映射。而且不同的文件,映射到不同的vm_area_struct区。

  这些vm_area_struct集合存储在mm_struct中的一个单向链表和红黑树中;当输出/proc/pid/maps文件时,只需要遍历这个链表即可。红黑树主要是为了快速定位到某一个内存块,红黑树的根存储在mm_rb域。

  虚拟内存

  之前介绍过,线性地址需要通过页表才能转换为物理地址。每个进程的内存描述符也保存了这个进程页表指针pgd,每一块虚拟内存页都和页表的某一项对应。

  虚拟内存是不存储任何数据的,它只是将地址空间映射到物理内存。物理内存有内核伙伴系统分配,如果一块物理内存没有被映射,就可以被伙伴系统分配给虚拟内存。刚分配的物理内存叶框可能是匿名的,存储进程数据,也可能是也缓存,存储文件或块设备的数据。一块虚拟内存vm_area_struct块是由连续的虚拟内存页组成的,而这些虚拟内存块映射的物理内存却不一定连续,如下图所示:

  成都linux培训

  如上图所示,有三个页映射到物理内存,还有两个页没有映射,所以常驻内存RSS为12kb,而虚拟内存大小为20kb。对于有映射到物理内存的三个页的页表项PTE的Present标志设为1,而两个没有映射物理内存的虚拟内存页表项的Present位清除。所以这时访问那两块内存,则会导致异常缺页。

  内核

  vma就像应用程序和内核的一个契约。当应用程序申请内存或者文件映射时,内核先响应这个请求,分配或更新虚拟内存;但是这些虚拟内存并没有映射到真实的物理内存。而是等到内存访问产生一个内存异常缺页时才真正映射物理内存。即当访问没有映射的虚拟内存时,由于页表项的Present位没有被设置,所以此时会产生一个缺页异常。vma记录和页表项两个在解决内存缺页,释放内存以及内存swap out都起着重要的作用。下面图展示了上述情况:

  成都linux学习:想读懂Linux内存管理?有这一篇就够了!

  1、一开始堆中只有8kb的内存,而且都已经映射到物理内存;

  2、当调用brk()函数扩展堆时,新的页是没有映射到物理内存的,

  3、当处理器需要访问一个地址,而且这个地址在上述刚分配的虚拟内存中,这时产生一个缺页异常;

  4、这时进程向伙伴系统申请一页的物理内存,映射到那块虚拟内存上,并添加页表项,设置Present位.

  总结

  自此,这个内存管理暂时就说到这。总结下:

  1、Linux进程的内存布局的每个段都是有一个vm_area_struct,而这个实例是由连续的虚拟内存地址组成;

  2、当请求内存时,先是扩展vm_area_struct或者新分配一个vm_area_struct,但是并不映射物理内存,只有等到访问这块内存时,产生缺页异常,内核才分配物理内存。

(责任编辑:范老师)
最新开班
  • 成都Java培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都C++培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都PHP培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都网络工程培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都Unity3D培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都大数据培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都uid培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都会计培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都Python培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都嵌入式培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都web培训班
    免费试听名额发放中...
  • 成都软件测试培训班
    免费试听名额发放中...
在线留言
提交

校区地址:绵阳市涪城区临园路东段68号富临大都会7栋3单元9层12号

联系电话:15023458194

公交路线:富乐路口凯德广场(10路;29路;3路;15路;11路;15a路;71路)

校区地址:成都市锦江区东大街紫东楼端35号明宇金融广场19楼1906室

联系电话:15023458194

公交路线:芷泉街(18路;21路;43路;48路;104路;152路;335路 ) 地铁路线:东门大桥站(地铁2号线)

校区地址:成都市高新区奥克斯广场蜀锦路209号一楼商铺

联系电话:15023458194

公交路线:益州大道锦城大道口(18路;21路;43路;48路;104路;152路;335路 ) 地铁路线:孵化园(地铁1号线)

校区地址:成都锦江区东大街芷泉街229号东方广场C座3楼303

联系电话:15023458194

公交路线:芷泉街(188路;115路;515路;236路;505路;501路;84路 ) 地铁路线:东门大桥站(地铁2号线)

校区地址:成都市武侯区佳灵路3号红牌楼广场2号写字楼11楼1115号

联系电话:15023458194

公交路线:红牌楼东(11路;92路;100路;111路;139路;g28路;快速公交K1/K2) 地铁路线:红牌楼站(地铁3号线)

校区地址:成都市锦江区红星路二段70号四川日报大厦502-2

联系电话:15023458194

公交路线:市二医院站(6路;49路;102路;5路;37路;g92路;) 地铁路线:地铁市二医院(地铁3号线)

校区地址:成都市锦江区东大街紫东段35号明宇广场2306

联系电话:15023458194

公交路线:芷泉街(18路;21路;43路;48路;104路;152路;335路 ) 地铁路线:东门大桥站(地铁2号线)

校区地址:四川省成都市武侯区高新科技孵化园9号园区E座7楼

联系电话:15023458194

公交路线:益州大道锦城大道口(18路;21路;43路;48路;104路;152路;335路 ) 地铁路线:孵化园(地铁1号线)

校区地址:成都市人民南路一段86号“城市之心”大厦26楼

联系电话:15023458194

公交路线:成都市人民南路(6路;14路;42路;72路;76路;1010路;)

校区地址:成都市高新区奥克斯广场B座1708

联系电话:15023458194

公交路线:益州大道锦城大道口(18路;21路;43路;48路;104路;152路;335路 ) 地铁路线:孵化园(地铁1号线)

了解达内动态
关注成都达内教育公众号

首页 | 关于达内 | 课程中心 | 专家师资 | 视频教程 | 学员空间 | 校企合作 | 新闻资讯 | 就业指导 | 网站地图

2016-2025 达内时代科技集团有限公司 版权所有 京ICP证8000853号-56